JP2003031506A - Apparatus and method for forming semiconductor thin film - Google Patents

Apparatus and method for forming semiconductor thin film

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JP2003031506A
JP2003031506A JP2001216667A JP2001216667A JP2003031506A JP 2003031506 A JP2003031506 A JP 2003031506A JP 2001216667 A JP2001216667 A JP 2001216667A JP 2001216667 A JP2001216667 A JP 2001216667A JP 2003031506 A JP2003031506 A JP 2003031506A
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substrate
film forming
thin film
forming
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Naoharu Sugiyama
直治 杉山
Tsutomu Tezuka
勉 手塚
Shinichi Takagi
信一 高木
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Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an apparatus and a method for forming a semiconductor thin film where unstable factors for thin film growth, due to variations of the temperature associated with the surface state of a wafer are removed and various film-forming techniques are realized. SOLUTION: The apparatus for forming a semiconductor thin film is characterized by comprising a film forming container 1, a holding means 11 for holding a film-forming wafer 2 having front side 7 and a rear side 8, a first heating source 5 provided at the position opposite to the front side 7 of the film-forming substrate 2, a second heating source 6 provided at the position opposite to the rear side 8 of the film forming wafer 2, a first thermal equalization plate 3 having an area larger than that of the film-forming wafer 2 provided between the first heating source 5 and the film-forming wafer 2, and a second thermal equalization plate 4 having an area larger than that of the film-forming wafer 2 provided between the second heating source 6 and the film-forming substrate 2.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体薄膜の成膜
装置及び半導体薄膜の成膜方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor thin film forming apparatus and a semiconductor thin film forming method.

【0002】[0002]

【従来の技術】半導体集積回路は、半導体基板上に酸化
膜を形成する工程、不純物を導入する工程、フォトリソ
グラフィー工程、電極を形成する工程といった各種工程
の組み合わせにより製造される。
2. Description of the Related Art A semiconductor integrated circuit is manufactured by a combination of various processes such as a process of forming an oxide film on a semiconductor substrate, a process of introducing impurities, a photolithography process and a process of forming electrodes.

【0003】これら工程に加え近年では半導体基板の表
面に、性質の異なる半導体薄膜の結晶を積層するエピタ
キシー工程が注目されている。中でもシリコン基板表面
にシリコンゲルマニウム(SiGe)薄膜の結晶を積層
するヘテロエピタキシー技術は、新しい半導体素子への
応用が期待でき、盛んに研究が進められている。
In addition to these steps, in recent years, attention has been paid to an epitaxy step in which crystals of semiconductor thin films having different properties are laminated on the surface of a semiconductor substrate. Among them, the heteroepitaxy technique of laminating a crystal of a silicon germanium (SiGe) thin film on the surface of a silicon substrate can be expected to be applied to a new semiconductor element, and research is being actively conducted.

【0004】半導体薄膜の結晶を成長する成膜装置は、
真空或いは減圧に排気可能な成膜容器と、この成膜容器
内に設置された成膜用基板を加熱する加熱源と、原料ガ
スを導入するガス導入手段とを具備し、成膜用基板表面
で原料ガスを分解反応させ、所望の半導体薄膜を形成す
る機能を備えている。
A film forming apparatus for growing crystals of a semiconductor thin film is
The surface of the film-forming substrate is provided with a film-forming container that can be evacuated to a vacuum or reduced pressure, a heating source that heats the film-forming substrate installed in the film-forming container, and a gas introduction unit that introduces a raw material gas. It has a function of decomposing the raw material gas and forming a desired semiconductor thin film.

【0005】具体的な成膜装置としては、大きく2種類
がある。
There are roughly two types of concrete film forming apparatuses.

【0006】第一はバッチ式炉と呼ばれる成膜装置で、
長尺の石英からなる成膜管内に複数の成膜用半導体基板
を設置し、成膜管の外側を取り囲むようにヒーターを巻
きつけ、成膜管に原料ガスを導入する装置である。
The first is a film forming apparatus called a batch type furnace,
This is an apparatus in which a plurality of semiconductor substrates for film formation are installed in a film formation tube made of long quartz, a heater is wound so as to surround the outside of the film formation tube, and a source gas is introduced into the film formation tube.

【0007】この成膜装置では成膜管内の温度を均一性
よく保つことができ、また温度の変動要因もない。しか
し成膜用半導体基板の直径が大きくなり、また成膜用半
導体基板の枚数が増加した場合、成膜管が大きくなりこ
れを取り囲むヒーターのサイズが大型化/大容量化する
ため、温度の変更に時間がかかり、実質的に成長温度を
変化させた反応制御を行うことが困難となる。
With this film forming apparatus, the temperature inside the film forming tube can be maintained with good uniformity, and there is no factor of temperature fluctuation. However, when the diameter of the semiconductor substrate for film formation becomes large and the number of semiconductor substrates for film formation increases, the film forming tube becomes large and the size of the heater surrounding it becomes large / large in capacity. Therefore, it becomes difficult to control the reaction by substantially changing the growth temperature.

【0008】また、成膜管内の熱容量が大きく、温度を
変化させ難いために、高温から低温に温度変化させたい
場合にうまく制御できない問題がある。このため高温で
原料ガスを分解させて、成膜用半導体基板全面にわたっ
て半導体薄膜を形成するモードから、低温で成膜用半導
体基板上のみで原料ガスの分解反応を行い、例えば酸化
膜上のような反応性の低い物質表面には成長を行わず、
半導体層表面のような反応性の高い物質表面には成長さ
せるという分解効率の差を利用した選択成長するモード
への切り替えが難しいという問題がある。
Further, since the heat capacity in the film forming tube is large and it is difficult to change the temperature, there is a problem that the temperature cannot be controlled well when it is desired to change the temperature from a high temperature to a low temperature. Therefore, from the mode in which the source gas is decomposed at a high temperature and the semiconductor thin film is formed over the entire surface of the film formation semiconductor substrate, the decomposition reaction of the source gas is performed only on the film formation semiconductor substrate at a low temperature. Does not grow on the surface of a substance with low reactivity,
There is a problem that it is difficult to switch to a selective growth mode utilizing the difference in decomposition efficiency of growing on a highly reactive substance surface such as a semiconductor layer surface.

【0009】第二は、枚葉式炉と呼ばれる成膜装置があ
る。枚葉式炉は、成膜容器内に一枚の成膜用半導体基板
を設置し、同じく成膜用容器内に設置されたヒーター或
いは成膜用容器外に石英板などの窓を隔てて設置したラ
ンプヒーターを用いて成膜用半導体基板を加熱しながら
成膜容器内に原料ガスを導入する装置である。
Secondly, there is a film forming apparatus called a single-wafer furnace. In a single-wafer furnace, one film-forming semiconductor substrate is installed in the film-forming container, and a heater such as the same is also installed inside the film-forming container or outside the film-forming container with a window such as a quartz plate. It is an apparatus for introducing a raw material gas into the film forming container while heating the film forming semiconductor substrate using the above lamp heater.

【0010】この成膜装置では、バッチ式炉に比べると
比較的小さい成膜容器を用いることができるので加熱ヒ
ーターの熱容量を小さくできるため、プロセスの途中で
反応温度を制御することが容易であるという特徴があ
る。
Since this film forming apparatus can use a film forming container which is relatively small compared to a batch type furnace, the heat capacity of the heating heater can be reduced, so that the reaction temperature can be easily controlled during the process. There is a feature called.

【0011】従って、高温で原料ガスを分解させて、成
膜用半導体基板前面にわたって半導体薄膜を形成するモ
ードから、低温で成膜用半導体基板上のみで原料ガスの
分解反応を行うといった分解効率の差を利用した選択成
長するモードへの切り替えが容易であるという特徴があ
る。
Therefore, from the mode in which the source gas is decomposed at a high temperature to form the semiconductor thin film over the front surface of the film forming semiconductor substrate, the decomposition reaction of the source gas is performed only on the film forming semiconductor substrate at a low temperature. The feature is that it is easy to switch to the selective growth mode using the difference.

【0012】しかしながら、この枚葉式炉では、成膜用
半導体基板の表面状態の不均一性などによって熱源から
の熱の吸収/放出のバランスが変動し、成膜の過程で温
度の変動が起こり易いという問題がある。
However, in this single-wafer furnace, the balance of absorption / release of heat from the heat source fluctuates due to the non-uniformity of the surface state of the film-forming semiconductor substrate, and the temperature fluctuates during the film-forming process. There is a problem that it is easy.

【0013】[0013]

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記問題に
鑑みてなされたもので、成膜用基板の表面状態に伴う温
度の変動に起因した薄膜成長の不安定要因を除去し、成
膜用基板温度変化を多彩に行うことが可能な半導体薄膜
の成膜装置及び半導体薄膜の成膜方法を提供することを
目的とする。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above problems, and eliminates the instability factor of thin film growth due to temperature fluctuations due to the surface condition of the film formation substrate, and forms a film. An object of the present invention is to provide a semiconductor thin film forming apparatus and a semiconductor thin film forming method capable of variably changing the substrate temperature.

【0014】[0014]

【課題を解決するための手段】本発明では、上記目的を
解決するために、成膜容器と、前記成膜容器内に設けら
れ、表面及び裏面を有する成膜用基板を保持する保持手
段と、前記成膜用基板の表面に対向する位置に設けられ
た第1の加熱源と、前記成膜用基板の裏面に対向する位
置に設けられた第2の加熱源と、前記第1の加熱源と前
記成膜用基板間に設けられ、前記成膜用基板の面積より
大きな面積の第1の均熱板と、前記第2加熱源と前記成
膜用基板間に設けられ、前記成膜用基板の面積より大き
な面積の第2の均熱板とを具備することを特徴とする半
導体薄膜の成膜装置を提供する。
In order to solve the above-mentioned object, the present invention provides a film forming container, and a holding means which is provided in the film forming container and holds a film forming substrate having a front surface and a back surface. A first heating source provided at a position facing the front surface of the film-forming substrate, a second heating source provided at a position facing the back surface of the film-forming substrate, and the first heating source. A first heat equalizing plate that is provided between a heat source and the film forming substrate and has an area larger than that of the film forming substrate; and a second heat source that is provided between the second heat source and the film forming substrate. A film forming apparatus for a semiconductor thin film, comprising: a second heat equalizing plate having an area larger than the area of the substrate for use.

【0015】このとき、前記成膜用基板の表面と前記第
1の均熱板との距離(L)を任意に調整する駆動手段と
を具備し、前記成膜容器内に導入された原料ガスの平均
自由行程(λ)に対し、λ>Lとなる状態及びλ<Lと
なる状態とを可変できることが好ましい。
At this time, there is provided a driving means for arbitrarily adjusting the distance (L) between the surface of the film forming substrate and the first heat equalizing plate, and the source gas introduced into the film forming container. It is preferable that the state where λ> L and the state where λ <L can be varied with respect to the mean free path (λ).

【0016】また、前記成膜容器内に導入される原料ガ
スの圧力を制御する圧力制御手段とを具備し、前記成膜
容器内に導入された原料ガスの平均自由行程(λ)を、
前記成膜用基板の表面と前記第1の均熱板との距離
(L)に対して、λ>Lとなる状態とλ<Lとなる状態
とを可変できることが好ましい。
The pressure control means controls the pressure of the raw material gas introduced into the film forming container, and the mean free path (λ) of the raw material gas introduced into the film forming container is
It is preferable that the state of λ> L and the state of λ <L can be changed with respect to the distance (L) between the surface of the film formation substrate and the first heat equalizing plate.

【0017】また、本発明は、成膜容器内に対向配置さ
れた均熱板間に、成膜用基板を設置する工程と、前記成
膜容器内に原料ガスを導入する工程と、前記原料ガスの
平均自由行程λ>前記成膜用基板と前記均熱板との距離
Lとなる状態及び前記原料ガスの平均自由行程λ<前記
成膜用基板と前記均熱板との距離Lとなる状態を、切り
替える工程とを具備することを特徴とする半導体薄膜の
成膜方法を提供する。
Further, according to the present invention, a step of placing a film-forming substrate between the heat equalizing plates arranged in the film-forming container so as to face each other, a step of introducing a raw material gas into the film-forming container, and the raw material Mean free path λ of gas> a state where the distance L between the film forming substrate and the heat equalizing plate is satisfied, and mean free path λ of the source gas <distance L between the film forming substrate and the heat equalizing plate There is provided a method for forming a semiconductor thin film, which comprises a step of switching states.

【0018】本発明は、成膜用基板の表裏両側に熱を均
等に放熱することができる均熱板を設けることによっ
て、成膜用基板の成長面上の状態が不均一なものでも均
一な熱分布を与えることが可能となる。
According to the present invention, by providing heat equalizing plates capable of radiating heat evenly on both front and back sides of the film-forming substrate, even if the growth surface of the film-forming substrate is uneven, it can be made uniform. It is possible to give a heat distribution.

【0019】また、成膜用基板の表裏両側に均熱板を設
置し、成膜用基板の表面と表面側に設置された均熱板の
間隔Lと、原料ガスの成膜容器内での平均自由工程λと
の関係を自在に設定することにより、多彩な成長様式を
単一の成膜容器で実現することができる。
Further, heat equalizing plates are installed on both front and back sides of the film forming substrate, and a distance L between the surface of the film forming substrate and the heat equalizing plates installed on the surface side and the source gas in the film forming container are set. By freely setting the relationship with the mean free path λ, various growth modes can be realized with a single film forming container.

【0020】また、成膜用基板表面と表面側に設置され
た均熱板の間隔Lと、原料分子の成膜容器内での平均自
由工程λの関係が、L>λ特にL≫λのとき原料ガスは
均熱板と成膜用基板の表面との間で、ガス同士で何回も
衝突するため、原料ガスの温度が上昇し、気相中で分解
反応が生ずる。そのため酸化膜等の反応性が低い状態の
部分でも、半導体薄膜の形成ができる。
The relationship between the distance L between the surface of the film-forming substrate and the soaking plate installed on the surface side and the mean free path λ of the raw material molecules in the film-forming container is such that L> λ, especially L >> λ. At this time, the raw material gas collides many times between the soaking plate and the surface of the film formation substrate, so that the temperature of the raw material gas rises and a decomposition reaction occurs in the gas phase. Therefore, a semiconductor thin film can be formed even in a portion having a low reactivity such as an oxide film.

【0021】一方L<λ特にL≪λの時は、原料ガスは
気相中での反応は起こさず、成膜用基板表面でのみ分解
するため、酸化膜等の反応性が低い状態の部分には成長
せず、半導体表面等の反応性が高い部分に成長するとい
った表面状態に依存した選択成長が実現できる。
On the other hand, when L <λ, particularly when L << λ, the raw material gas does not react in the gas phase and decomposes only on the surface of the film-forming substrate, so that the reactivity of the oxide film is low. It is possible to realize selective growth depending on the surface state such that it does not grow on the surface and grows on a highly reactive portion such as a semiconductor surface.

【0022】ここで、主として基板表面と均熱板の間隔
を論議したが、基板裏面と均熱板の距離については大き
な制約はない。しかし、基板裏面は均熱板に接していな
いことが望ましい。2枚の均熱板の間に、接することな
く基板を設置することにより、基板は均熱板からの輻射
あるいは原料ガスの対流により加熱される。このときあ
たかも熱的に安定した炉の中に基板が設置されたように
なり、基板はその表面(あるいは裏面)の状態に左右さ
れることなく安定する。一方、基板裏面が均熱板に接し
ていた場合には、均熱板より熱伝導により熱が伝わる。
この場合は、基板裏面の状態(例えば酸化膜の有無)に
よりその伝導が異なったり、また表面の状態の変化によ
る放熱のバランス変化が、温度変動を引き起こす要因に
なりかねない。
Here, although the distance between the front surface of the substrate and the heat equalizing plate has been mainly discussed, there is no great restriction on the distance between the back surface of the substrate and the heat equalizing plate. However, it is desirable that the back surface of the substrate is not in contact with the heat equalizing plate. By placing the substrate without contact between the two heat equalizing plates, the substrate is heated by radiation from the heat equalizing plate or convection of the source gas. At this time, it is as if the substrate was placed in a thermally stable furnace, and the substrate is stable regardless of the state of its front surface (or back surface). On the other hand, when the back surface of the substrate is in contact with the heat equalizing plate, heat is transferred from the heat equalizing plate by heat conduction.
In this case, the conduction may differ depending on the state of the back surface of the substrate (for example, the presence or absence of an oxide film), or the balance change of heat radiation due to the change of the surface state may cause a temperature change.

【0023】[0023]

【発明の実施の形態】以下、図面を用いて本発明の実施
形態について詳細に説明する。ただし本発明は、以下の
実施形態に限定されるものではなく、種々工夫して用い
ることが可能である。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Embodiments of the present invention will be described in detail below with reference to the drawings. However, the present invention is not limited to the following embodiments, and various modifications can be used.

【0024】図1は、本発明の第1の実施形態にかかる
半導体薄膜の成膜装置の概略図である。
FIG. 1 is a schematic view of a semiconductor thin film forming apparatus according to the first embodiment of the present invention.

【0025】この成膜装置は、成膜容器1と、成膜容器
1内に、成膜用基板2を挟むように配置された第1の均
熱板3及び第2の均熱板4とを具備している。第1の均
熱板3は成膜用基板2の表面7に対向する位置に設けら
れている。また、第2の均熱板4は成膜用基板2の裏面
8に対向する位置に設けられている。成膜用基板2は、
基板保持手段である基板ステージ11に固定され、表面
7を下向きに裏面8を上向きに配置されている。
This film forming apparatus comprises a film forming container 1, a first heat equalizing plate 3 and a second heat equalizing plate 4 which are arranged in the film forming container 1 so as to sandwich a film forming substrate 2 therebetween. It is equipped with. The first heat equalizing plate 3 is provided at a position facing the surface 7 of the film formation substrate 2. The second heat equalizing plate 4 is provided at a position facing the back surface 8 of the film formation substrate 2. The film formation substrate 2 is
It is fixed to a substrate stage 11 which is a substrate holding means, and is arranged with the front surface 7 facing downward and the back surface 8 facing upward.

【0026】成膜容器1の外部には第1の熱源であるラ
ンプヒーター5が設けられ、成膜容器1に設置された石
英窓9を通して、第1の均熱板3を加熱可能となってい
る。また、成膜容器1の外部には第2の熱源であるラン
プヒーター6が設けられ、成膜容器1に設置された石英
窓10を通して、第2の均熱板4を加熱可能となってい
る。
A lamp heater 5 as a first heat source is provided outside the film forming container 1, and the first soaking plate 3 can be heated through a quartz window 9 installed in the film forming container 1. There is. Further, a lamp heater 6 as a second heat source is provided outside the film forming container 1, and the second heat equalizing plate 4 can be heated through a quartz window 10 installed in the film forming container 1. .

【0027】第1の均熱板3及び第2の均熱板4はグラ
ファイトで形成されている。均熱板4の材質はSiC、B
N、AlOの高熱伝導性セラミックスあるいはSi基板等
であってもよい。成膜用基板2は、ランプヒーター5、
6により第1の均熱板3及び第2の均熱板4が加熱され
ることにより、均一に加熱される。このとき第1の均熱
板3及び第2の均熱板4はともに成膜用基板2の面積よ
りも大きな面積を有し、成膜用基板2の周縁が第1及び
第2の均熱板3、4間からはみ出さないように覆ってい
ることが望ましい。こうすることで成膜用基板2の全面
にわたって均一な熱を供給できる。
The first soaking plate 3 and the second soaking plate 4 are made of graphite. Material of soaking plate 4 is SiC, B
It may be a high thermal conductivity ceramic of N, Al 2 O 3 or a Si substrate. The film formation substrate 2 includes a lamp heater 5,
The first soaking plate 3 and the second soaking plate 4 are heated by 6 to be uniformly heated. At this time, both the first soaking plate 3 and the second soaking plate 4 have an area larger than that of the film-forming substrate 2, and the peripheral edge of the film-forming substrate 2 has the first and second soaking plates. It is desirable that the plates 3 and 4 are covered so that they do not protrude. By doing so, uniform heat can be supplied over the entire surface of the film formation substrate 2.

【0028】成膜用基板2の温度制御は第1の均熱板3
及び第2の均熱板4の温度を測定してこの温度を制御す
ることにより行う。例えば第1の均熱板3及び第2の均
熱板4に熱電対を設置し、均熱板の温度が安定するよう
に第1のランプヒーター5及び第2のランプヒーター6
の出力を制御することにより行えば良い。
The temperature of the film forming substrate 2 is controlled by the first soaking plate 3
Also, the temperature of the second soaking plate 4 is measured and controlled by controlling this temperature. For example, thermocouples are installed on the first soaking plate 3 and the second soaking plate 4, and the first lamp heater 5 and the second lamp heater 6 are provided so that the temperature of the soaking plate becomes stable.
It may be performed by controlling the output of.

【0029】第1の均熱板3は、駆動装置14に設置さ
れ、上下方向に移動可能となっている。この駆動装置1
4によって、成膜用基板2の表面7と第1の均熱板3と
の距離Lを調整可能となっている。
The first soaking plate 3 is installed in the driving device 14 and is movable in the vertical direction. This drive 1
The distance L between the surface 7 of the film-forming substrate 2 and the first heat equalizing plate 3 can be adjusted by setting the number 4.

【0030】成膜容器1には、排気系12が接続されて
いる。排気系12としてドライポンプとターボ分子ポン
プを組み合わせたシステムを有しており、原料ガスを導
入していないときの到達真空度は1×10−7Paであ
る。
An exhaust system 12 is connected to the film forming container 1. The exhaust system 12 has a system in which a dry pump and a turbo molecular pump are combined, and the ultimate vacuum when the source gas is not introduced is 1 × 10 −7 Pa.

【0031】また、成膜容器1には、供給系13が接続
されている。供給系13からは原料ガス或いはキャリア
ガス等の各種ガスを切り替える手段及び流量を調整する
手段を有しており、成膜容器1に導入するガスの種類や
流量を制御できるようになっている。
A supply system 13 is connected to the film forming container 1. The supply system 13 has a means for switching various gases such as a raw material gas or a carrier gas and a means for adjusting the flow rate, so that the type and flow rate of the gas introduced into the film forming container 1 can be controlled.

【0032】これらの構成により、本実施形態に示す半
導体薄膜の成膜装置は、薄膜を成膜させる成膜用基板2
の表面7と第1の均熱板3との距離(L)を、図1の矢
印Aに示す方向に、任意に調整することによって、成膜
容器1内に導入された原料ガスの平均自由行程(λ)に
対し、λ>Lとなる状態及びλ<Lとなる状態とを可変
できる。
With these configurations, the semiconductor thin film forming apparatus according to the present embodiment has the film forming substrate 2 for forming a thin film.
The average freeness of the source gas introduced into the film forming container 1 can be adjusted by arbitrarily adjusting the distance (L) between the surface 7 of the film and the first heat equalizing plate 3 in the direction shown by the arrow A in FIG. It is possible to change the state of λ> L and the state of λ <L with respect to the stroke (λ).

【0033】例えばシリコン薄膜を成長する場合、ジシ
ランガスを供給系13から100sccm導入したとき
の成膜容器1内の原料分圧は500mPaとなる。この
ときの原料ガスの平均自由行程は約1cmと見積もられ
る(簡単のため窒素分子相当で見積もった)。
For example, when growing a silicon thin film, the raw material partial pressure in the film forming container 1 when the disilane gas is introduced from the supply system 13 at 100 sccm is 500 mPa. The mean free path of the raw material gas at this time is estimated to be about 1 cm (for simplicity, it was estimated in terms of nitrogen molecules).

【0034】この実施形態の成膜装置では、第1の均熱
板3を、成膜用基板2の表面7との距離Lを0.5cm
から50cmまで変化させることができるようになって
いる。
In the film forming apparatus of this embodiment, the distance L between the first soaking plate 3 and the surface 7 of the film forming substrate 2 is 0.5 cm.
It is possible to change from 1 to 50 cm.

【0035】ジシランガスの原料分圧500mPaの条
件で、第1の均熱板3と成膜用基板2の表面7との距離
Lを1cmよりも小さくなるように設定すると、その距
離は原料ガスの平均自由行程よりも小さくなり、原料ガ
スは第1の均熱板3と成膜用基板2の表面7の間では、
ガス同士でほとんど衝突をしないと予想される。その結
果成膜用基板2の表面7には未分解の原料ガスが到達す
る可能性が高く、原料ガスの分解反応は成膜用基板2の
表面7の状態に強く依存するため、例えば反応性の低い
酸化膜パターン上には半導体薄膜を成長させず、反応性
の高い半導体単結晶表面上にのみ半導体薄膜を成長させ
るといった選択成長が実現できる。
When the distance L between the first heat equalizing plate 3 and the surface 7 of the film-forming substrate 2 is set to be smaller than 1 cm under the condition of the raw material partial pressure of disilane gas of 500 mPa, the distance is set to that of the raw material gas. It becomes smaller than the mean free path, and the source gas between the first soaking plate 3 and the surface 7 of the film formation substrate 2 is
It is expected that the gases will hardly collide. As a result, the undecomposed raw material gas is likely to reach the surface 7 of the film-forming substrate 2, and the decomposition reaction of the raw material gas strongly depends on the state of the surface 7 of the film-forming substrate 2. It is possible to realize selective growth in which a semiconductor thin film is not grown on an oxide film pattern having a low temperature, but a semiconductor thin film is grown only on a highly reactive semiconductor single crystal surface.

【0036】一方第1の均熱板3と成膜用基板2の表面
7との距離Lを50cmと設定すると、原料ガスの平均
自由行程の50倍となり、原料ガスは第1の均熱板3と
成膜用基板2の表面7との間で、ガス同士で衝突を繰り
返し、気相中にて分解することが予想される。
On the other hand, when the distance L between the first soaking plate 3 and the surface 7 of the film-forming substrate 2 is set to 50 cm, the mean free path of the source gas is 50 times, and the source gas is the first soaking plate. It is expected that the gases 3 repeatedly collide with each other between the film 3 and the surface 7 of the film formation substrate 2 and decompose in the gas phase.

【0037】分解して活性化した原料ガスは成膜用基板
2の表面7の状態によらず付着確立が高くなるため、一
部が酸化膜で覆われたような場合でも均質なシリコン層
を堆積することが可能となる。
Since the adherence of the decomposed and activated source gas is high irrespective of the state of the surface 7 of the film-forming substrate 2, a uniform silicon layer can be formed even if a part of the source gas is covered with an oxide film. It becomes possible to deposit.

【0038】このようにして本実施形態による半導体薄
膜の成膜装置は、異なる様式の薄膜成長を自在に制御す
ることが可能となる。
As described above, the semiconductor thin film forming apparatus according to the present embodiment can freely control the thin film growth in different modes.

【0039】ここで、成膜用基板2の裏面8と第2の均
熱板4との距離は2cmに固定した。さらに本実施形態
による半導体薄膜の成膜装置は2枚の均熱板3及び4に
挟まれた領域の温度が均一になるため、酸化膜でパター
ニングされたような表面状態が不均一な成膜用基板2に
おいても、基板温度を一定に保つことが可能となる。こ
のときさらに半導体薄膜が堆積して不均一性がさらに増
した基板においても、基板表面温度は均一に保たれ変動
する可能性は低い。
Here, the distance between the back surface 8 of the film formation substrate 2 and the second heat equalizing plate 4 was fixed at 2 cm. Further, in the semiconductor thin film forming apparatus according to the present embodiment, since the temperature of the region sandwiched by the two heat equalizing plates 3 and 4 becomes uniform, the film formation in which the surface state as patterned by the oxide film is not uniform. It is possible to keep the substrate temperature constant also in the substrate 2 for use. At this time, even in a substrate in which the semiconductor thin film is further deposited and the nonuniformity is further increased, the substrate surface temperature is kept uniform and is unlikely to change.

【0040】図2は、本発明の第2の実施形態にかかる
半導体薄膜の成膜装置の概略図である。
FIG. 2 is a schematic view of a semiconductor thin film forming apparatus according to the second embodiment of the present invention.

【0041】本実施形態で示す半導体薄膜の成膜装置の
うち、成膜容器1の構成は第1の実施形態とほぼ同等で
ある。ただし、第1の均熱板3と成膜用基板2の表面7
との距離Lは2cmに固定してある。また、成膜用基板
2の裏面8と第2の均熱板4との距離も2cmに固定し
た。また、第1の熱源5及び第2の熱源6として、ヒー
ターを巻きつけている。
In the semiconductor thin film forming apparatus shown in this embodiment, the structure of the film forming container 1 is almost the same as that of the first embodiment. However, the first soaking plate 3 and the surface 7 of the film formation substrate 2
The distance L from and is fixed at 2 cm. Further, the distance between the back surface 8 of the film formation substrate 2 and the second heat equalizing plate 4 was also fixed to 2 cm. A heater is wound as the first heat source 5 and the second heat source 6.

【0042】成膜容器1に原料ガスを導入するための供
給系13は、複数の導入ポートを持つマニホールドを用
意した。ここではシリコン薄膜の成膜のためにジシラン
ガスを導入するポートを2ヶ所用意している。片方のポ
ート15には最大流量20sccmのマスフローコント
ローラーを設置し、もう一方のポート16には同じく5
00sccmのマスフローコントローラーを設置した。
ポート17は、水素を最大流量50sccm導入可能な
マスフローコントローラーである。ポート18は、最大
流量2000sccm導入可能なマスフローコントロー
ラーである。
As the supply system 13 for introducing the raw material gas into the film forming container 1, a manifold having a plurality of introduction ports was prepared. Here, two ports for introducing disilane gas are prepared for forming a silicon thin film. A mass flow controller with a maximum flow rate of 20 sccm is installed in one port 15 and the same flow rate is used in the other port 16.
A mass flow controller of 00 sccm was installed.
The port 17 is a mass flow controller capable of introducing hydrogen at a maximum flow rate of 50 sccm. The port 18 is a mass flow controller capable of introducing a maximum flow rate of 2000 sccm.

【0043】これにより成膜容器1に導入するジシラン
の流量を0.5sccmから500sccmの範囲で制
御することが可能となる。通常、ガスの流れを制御する
マスフローコントローラーは最大流量のおよそ2%以下
では制御性が劣化し、正確な制御ができなくなる。
As a result, the flow rate of disilane introduced into the film forming container 1 can be controlled within the range of 0.5 sccm to 500 sccm. Normally, the mass flow controller that controls the flow of gas deteriorates in controllability at about 2% or less of the maximum flow rate, and accurate control cannot be performed.

【0044】これに対して本実施形態の成膜装置では大
流量の制御と小流量の制御を2つの制御形成に分けて制
御する方法を用いている。この結果、成膜容器1内のガ
ス分圧として、ジシランガスで2mPa〜1.7Pa、
水素ガスで3mPa〜6.7Paまで変化させることが
可能となる。
On the other hand, the film forming apparatus of this embodiment uses a method of controlling the large flow rate control and the small flow rate control by dividing them into two control formations. As a result, the gas partial pressure in the film forming container 1 was 2 mPa to 1.7 Pa with disilane gas,
It becomes possible to change from 3 mPa to 6.7 Pa with hydrogen gas.

【0045】またこれに対応する原料ガスの平均自由行
程として水素の場合でおよそ220cmから0.1cm
まで変化させることが可能となる。(ここでは反応容器
に対する排気能力は500リットル/秒と設定し、平均
自由行程の導出には窒素分子の分子直径を想定しa[P
a]の気体に対する平均自由行程λを、λ=0.67/
a[cm]と仮定した)。
The corresponding mean free path of the source gas in the case of hydrogen is about 220 cm to 0.1 cm.
It is possible to change up to. (Here, the exhaust capacity for the reaction vessel is set to 500 liters / second, and the molecular diameter of nitrogen molecule is assumed to derive the mean free path.
a], the mean free path λ for the gas is λ = 0.67 /
a [cm]).

【0046】さらに、大量の水素ガス(キャリアガス)
の中にジシランガス(原料ガス)が存在する場合は、原
料ガスはキャリアガスとの衝突も頻繁に起こすため、原
料ガスの平均自由行程はキャリアガスの平均自由行程で
近似できる。すなわち、原料ガスの導入量を固定し、キ
ャリアガスの導入量を変化させることにより、原料ガス
の平均自由行程を制御することも可能となる。
Furthermore, a large amount of hydrogen gas (carrier gas)
When disilane gas (raw material gas) is present in the medium, the raw material gas frequently collides with the carrier gas, so that the mean free path of the raw material gas can be approximated by the mean free path of the carrier gas. That is, it is possible to control the mean free path of the raw material gas by fixing the introduction amount of the raw material gas and changing the introduction amount of the carrier gas.

【0047】その結果、本実施形態の成膜装置では、第
1の均熱板3と成膜用基板2の表面7との距離L(2c
m)に対して、原料ガスの平均自由行程を第1の均熱板
3及び成膜用基板2の間で、ガス同士が複数回の衝突を
繰り返す状態から、ほとんど衝突を起こさない状態まで
3桁以上のレンジで制御することが可能となる。
As a result, in the film forming apparatus of this embodiment, the distance L (2c) between the first heat equalizing plate 3 and the surface 7 of the film forming substrate 2 is set.
For m), the mean free path of the source gas is set between the first heat equalizing plate 3 and the film formation substrate 2 from a state in which the gases repeatedly collide with each other to a state in which the gas hardly collides 3 It is possible to control in the range of digits or more.

【0048】これにより、成膜容器1内の原料ガスは、
気相中で衝突を繰り返し原料分解が進み、分解した原料
ガスが基板表面に到達、成長に寄与するモードと、気相
中での原料分解はほとんど起こらず、未分解の原料ガス
が成膜用基板2の表面7に到達し、表面で分解反応とが
起こり薄膜成長が進むモードとが自在に制御できる。
As a result, the source gas in the film forming container 1 is
In a mode in which raw material decomposition progresses through repeated collisions in the gas phase, the decomposed raw material gas reaches the substrate surface and contributes to growth, and raw material decomposition in the gas phase hardly occurs, and undecomposed raw material gas is used for film formation. It is possible to freely control the mode in which the thin film reaches the surface 7 of the substrate 2 and undergoes a decomposition reaction on the surface to promote thin film growth.

【0049】成膜容器1内の原料分圧、あるいはキャリ
アガスの分圧を制御する方法として、排気系12の能力
を変化させる方法もある。
As a method of controlling the partial pressure of the raw material in the film forming container 1 or the partial pressure of the carrier gas, there is a method of changing the capacity of the exhaust system 12.

【0050】図3は、このような排気系12の能力を変
化させることが可能な本発明の第3の実施形態にかかる
半導体薄膜の成膜装置の概略図である。
FIG. 3 is a schematic view of a semiconductor thin film forming apparatus according to a third embodiment of the present invention, which is capable of changing the capacity of the exhaust system 12.

【0051】第2の実施形態にかかる膜装置では、排気
能力を500リットル/秒に固定しているが、これを可
変にすることにより、成膜容器1内の原料分圧を制御す
ることが可能である。本実施形態にかかる成膜装置は第
2の実施形態の排気系12を以下の構成に変えたもので
ある。
In the film apparatus according to the second embodiment, the exhaust capacity is fixed at 500 liters / second, but by making this variable, the partial pressure of the raw material in the film forming container 1 can be controlled. It is possible. In the film forming apparatus according to this embodiment, the exhaust system 12 of the second embodiment has the following configuration.

【0052】すなわち、排気系12は、排気系12の入
り口に可変バルブ19を設置し、排気口に流れるガス流
量を制御することが可能となっている。
That is, in the exhaust system 12, a variable valve 19 is installed at the inlet of the exhaust system 12 so that the flow rate of gas flowing through the exhaust port can be controlled.

【0053】また、ターボポンプ20により排気する系
統と、ドライポンプ21より排気する系統をパラレルに
設け必要に応じて切り替えることができる。
Further, the system for exhausting by the turbo pump 20 and the system for exhausting by the dry pump 21 can be provided in parallel and switched as needed.

【0054】また、供給系13から余ったガスは、排気
装置22により排気されるようになっている。
Excess gas from the supply system 13 is exhausted by the exhaust device 22.

【0055】このような排気量を調整できる排気系12
により、排気能力S[m/s]で真空排気されている
成膜容器1に流量Q[Pa・m/s]のガスを導入し
た際の成膜容器1内の圧力P[Pa]は下記の式により
表すことができる。
An exhaust system 12 capable of adjusting such an exhaust amount
As a result, the pressure P [Pa] in the film forming container 1 when a gas having a flow rate Q [Pa · m 3 / s] is introduced into the film forming container 1 that is evacuated with the exhaust capacity S [m 2 / s] Can be represented by the following formula.

【0056】P=Q/S ・・・・・・・・・・・・・・・・・(1) ここで排気能力Sをターボポンプ20及びドライポンプ
21を可変絞りバルブ19等を用いることで変化させる
ことができる。
P = Q / S (1) Here, using the turbo pump 20 and the dry pump 21 as the exhaust capacity S and the variable throttle valve 19 and the like. Can be changed with.

【0057】またこれら排気系統を切り替える手法と、
原料ガスやキャリアガスの流量制御を行う方法とを組み
合わせることも、成膜容器1内の原料ガス分圧及び平均
自由行程λを広いレンジ幅で制御するために有効な手段
である。
Further, a method of switching these exhaust systems,
Combining with the method of controlling the flow rates of the source gas and the carrier gas is also an effective means for controlling the source gas partial pressure in the film forming container 1 and the mean free path λ in a wide range width.

【0058】次に、図4及び図5を用いて、第2の実施
形態で示した半導体薄膜の成膜装置を用いてSi系薄膜
結晶を成長する方法について説明する。
Next, with reference to FIGS. 4 and 5, a method of growing a Si-based thin film crystal using the semiconductor thin film forming apparatus shown in the second embodiment will be described.

【0059】図4はヘテロバイポーラトランジスタの積
層構造を示している。
FIG. 4 shows a laminated structure of a hetero bipolar transistor.

【0060】図4に示すように、シリコン基板22は、
コレクターとなるn型Si層が用意されている。n型S
i層22上には、ノンドープのSiGeスペーサー層2
3が形成されている。ノンドープSiGeスペーサー層
23を挟むようにn型Si層22上には、シリコン酸化
膜24が形成されている。ノンドープSiGeスペーサ
ー層23及びシリコン酸化膜24上には、p型SiGe
ベース層25が形成されている。p型SiGeベース層
25上には、n型Siエミッタ層26が形成されてい
る。シリコン酸化膜24上に位置するp型SiGeベー
ス層25とp型SiGeエミッタ層26の間には、シリ
コン酸化膜27が挿入されている。
As shown in FIG. 4, the silicon substrate 22 is
An n-type Si layer serving as a collector is prepared. n type S
A non-doped SiGe spacer layer 2 is formed on the i layer 22.
3 is formed. A silicon oxide film 24 is formed on the n-type Si layer 22 so as to sandwich the non-doped SiGe spacer layer 23. On the non-doped SiGe spacer layer 23 and the silicon oxide film 24, p-type SiGe is formed.
The base layer 25 is formed. An n-type Si emitter layer 26 is formed on the p-type SiGe base layer 25. A silicon oxide film 27 is inserted between the p-type SiGe base layer 25 and the p-type SiGe emitter layer 26 located on the silicon oxide film 24.

【0061】p型SiGeベース層25は図示しない電
極形成のための外部ベース部が酸化膜上に形成されてい
る。
The p-type SiGe base layer 25 has an external base portion for forming an electrode (not shown) formed on the oxide film.

【0062】このような半導体装置を第2の実施形態で
示した半導体薄膜の成膜装置を用いて作製する。
Such a semiconductor device is manufactured using the semiconductor thin film forming apparatus shown in the second embodiment.

【0063】ただしここで原料ガスの導入系統は図2に
示されるようなジシラン、水素のほかに、ゲルマンガ
ス、さらに添加不純物の原料となるジボランガスの導入
系も加えられている。ゲルマンガスの導入にはジシラン
ガスと同様、最大流量20sccmと同じく500sc
cmのマスフローコントローラーが設置されている。
However, in addition to the disilane and hydrogen as shown in FIG. 2, a germanium gas and a diborane gas introduction system as a raw material for the added impurities are also added to the raw material gas introduction system. As with disilane gas, the maximum flow rate of germanium gas is 20 sccm and 500 sc
A cm mass flow controller is installed.

【0064】ジボランガスの導入系には最大流量20s
ccmのマスフローコントローラーが設置されている。
Maximum flow rate of 20 s in the diborane gas introduction system
A ccm mass flow controller is installed.

【0065】図5で示す成膜用半導体基板22ではn型
コレクタ部の上部に真性ベースを規定するようにシリコ
ン酸化膜24層に開口部28が設けられている。
In the film-forming semiconductor substrate 22 shown in FIG. 5, an opening 28 is formed in the silicon oxide film 24 layer so as to define the intrinsic base above the n-type collector portion.

【0066】この成膜用半導体基板22上に先ず図4に
示すスペーサー層23となるノンドープのSiGe層を
成長する。このとき開口部28にのみSiGe層が成長
するよう選択成長の条件で成長を行う。このときの原料
ガスの流量はジシランガス6sccm、ゲルマンガス1
0sccm、水素10sccmを導入している。この状
態で成膜容器1の圧力はおよそ100mPaとなり平均
自由行程は約5cmとなり、成膜用基板22の表面と第
1の均熱板の距離より大きな値となる。
First, a non-doped SiGe layer to be the spacer layer 23 shown in FIG. 4 is grown on the film forming semiconductor substrate 22. At this time, the growth is performed under the selective growth condition so that the SiGe layer grows only in the opening 28. The flow rate of the raw material gas at this time was 6 sccm of disilane gas and 1 germanium gas.
0 sccm and 10 sccm of hydrogen are introduced. In this state, the pressure of the film forming container 1 is about 100 mPa and the mean free path is about 5 cm, which is larger than the distance between the surface of the film forming substrate 22 and the first heat equalizing plate.

【0067】この条件で成膜用基板22の温度を600
℃に保持し、およそ3分間原料ガス雰囲気にさらすと厚
さ10nm、Ge組成15%のSiGe結晶層が開口部
28に選択的に成長する。
Under this condition, the temperature of the film forming substrate 22 is set to 600.
When the temperature is maintained at 0 ° C. and exposed to the raw material gas atmosphere for about 3 minutes, a SiGe crystal layer having a thickness of 10 nm and a Ge composition of 15% selectively grows in the opening 28.

【0068】このとき原料分子は気相中ではほとんど分
解せず、基板表面のみで分解反能が起こる。したがって
成膜用基板22表面の反応性に極めて敏感となり、シリ
コン酸化膜24で覆われた部分では薄膜成長が起こら
ず、Si結晶層が露出した部分である開口部28のみで
成長が進む、いわゆる選択成長のモードなる。その結
果、真性ベース領域部分のみ厚さ10nmのノンドープ
Si1−xGex(X=0.1)の層が形成される。
At this time, the raw material molecules are hardly decomposed in the gas phase, and decomposition reaction occurs only on the substrate surface. Therefore, it becomes extremely sensitive to the reactivity of the surface of the film formation substrate 22, thin film growth does not occur in the portion covered with the silicon oxide film 24, and the growth proceeds only in the opening 28 where the Si crystal layer is exposed. It becomes the mode of selective growth. As a result, a layer of non - doped Si 1-x Gex (X = 0.1) having a thickness of 10 nm is formed only in the intrinsic base region portion.

【0069】続いて原料ガスの流量条件を変更して成長
を継続する。このときの各ガスの流量は、ジシランガス
50sccm、ゲルマンガス75sccm、ジボランガ
ス2sccm、水素ガス200sccmである。この条
件では原料ガスの平均自由行程λは最も分圧の高い水素
分子の平均自由行程で近似できる。反応容器の全圧は前
記の条件より一桁以上上昇し、平均自由行程は4mm程
度となる。
Subsequently, the flow rate condition of the source gas is changed to continue the growth. The flow rate of each gas at this time is 50 sccm of disilane gas, 75 sccm of germane gas, 2 sccm of diborane gas, and 200 sccm of hydrogen gas. Under this condition, the mean free path λ of the source gas can be approximated by the mean free path of hydrogen molecules having the highest partial pressure. The total pressure of the reaction vessel is increased by one digit or more from the above conditions, and the mean free path is about 4 mm.

【0070】この結果、第1の均熱板と成膜用基板22
の表面の間で原料ガス及び水素ガスは互いに多数の衝突
を繰り返し、気相の温度は上昇し、気相中での原料分解
が始まる。気相中で分解した原料は反応性が低い表面に
も容易に堆積するため、成膜用基板22の表面状態に依
存せず均質なSiGe層を成長させることが可能とな
る。
As a result, the first soaking plate and the film forming substrate 22 are formed.
The raw material gas and the hydrogen gas repeatedly collide with each other between the surfaces of, the temperature of the vapor phase rises, and the raw material decomposition in the vapor phase begins. Since the raw material decomposed in the vapor phase is easily deposited even on the surface having low reactivity, it is possible to grow a uniform SiGe layer without depending on the surface state of the film formation substrate 22.

【0071】従って、この条件で真性ベース部を規定す
るシリコン酸化膜24の上も含めて、高濃度に簿論が添
加された低抵抗SiGe層25(図4)を均一に形成で
きる。シリコン酸化膜24の上に形成された低抵抗多結
晶SiGe層25(図4)は外部ベース領域として、引
出し電極導入部に利用できる。
Therefore, under this condition, the low resistance SiGe layer 25 (FIG. 4) to which the book theory is added at a high concentration can be uniformly formed, including on the silicon oxide film 24 which defines the intrinsic base portion. The low-resistance polycrystalline SiGe layer 25 (FIG. 4) formed on the silicon oxide film 24 can be used as an external base region in the extraction electrode introduction part.

【0072】以上の例では原料分圧を制御することによ
り、選択成長と埋め込み成長の切り替えを行ったが、成
膜用基板22表面と第1の均熱板との距離を調整する第
1の実施形態に示す半導体薄膜の成膜装置によっても、
成長モードを自由に変化させて形成することも可能であ
る。
In the above example, the selective growth and the buried growth are switched by controlling the partial pressure of the raw material. However, the first method for adjusting the distance between the surface of the film formation substrate 22 and the first soaking plate is used. Also by the semiconductor thin film deposition apparatus shown in the embodiment,
It is also possible to form the growth mode by freely changing it.

【0073】以上、シリコン基板上にシリコン薄膜を形
成する例を挙げて、発明の説明を行ったが、シリコン薄
膜以外にも、ゲルマニウムを一部含むシリコンゲルマニ
ウム混晶や、さらにはシリコン/ゲルマニウム/カーボ
ン混晶などの薄膜成長にも有効であることはいうまでも
ない。
The present invention has been described above with reference to an example of forming a silicon thin film on a silicon substrate. However, in addition to the silicon thin film, a silicon-germanium mixed crystal containing a part of germanium, or silicon / germanium / It goes without saying that it is also effective for growing a thin film such as a carbon mixed crystal.

【0074】また、従来型の枚葉式薄膜成長装置では、
シリコン結晶が露出した基板上以外に、一部あるいは前
面が酸化膜、窒化膜で覆われた基板や、基板内部にシリ
コン酸化膜のような埋め込み層を有する基板(SOI基
板)などでは、成長の進行とともに表面状態が変化し赤
外線ランプの熱吸収率や放出率が変化することにより、
表面温度が変動し、成長速度のような成長パラメータが
成長途中で変化してしまう現象が起こることがあった
が、本発明の成膜装置のように基板両面を均熱板で取り
囲む構造では、基板温度は常に安定し、良好な制御性が
得られる。
Further, in the conventional single-wafer thin film growth apparatus,
In addition to the substrate on which the silicon crystal is exposed, the growth may be performed on a substrate partially or on the front surface covered with an oxide film or a nitride film, or a substrate having an embedded layer such as a silicon oxide film inside the substrate (SOI substrate). As the surface condition changes with progress and the heat absorption rate and emission rate of the infrared lamp change,
The surface temperature fluctuated, and a phenomenon in which a growth parameter such as a growth rate changed during the growth sometimes occurred.However, in the structure in which both surfaces of the substrate are surrounded by a soaking plate as in the film forming apparatus of the present invention, The substrate temperature is always stable and good controllability is obtained.

【0075】[0075]

【発明の効果】本発明では枚葉式の半導体エピタキシー
装置において、基板の表面状態に伴う温度の変動に起因
した、薄膜成長の不安定要因を除去し、パターニングさ
れた基板表面の特性を利用した選択成長や、多彩な成膜
技術を実現する反応路を実現することができる。
According to the present invention, in the single-wafer-type semiconductor epitaxy apparatus, the instability factor of thin film growth caused by the temperature fluctuation due to the surface condition of the substrate is removed, and the characteristics of the patterned substrate surface are utilized. It is possible to realize a reaction path that realizes selective growth and various film forming techniques.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】 本発明の第1の実施形態にかかる半導体薄膜
の成長装置の概略図。
FIG. 1 is a schematic view of a semiconductor thin film growth apparatus according to a first embodiment of the present invention.

【図2】 本発明の第2の実施形態にかかる半導体薄膜
の成長装置の概略図。
FIG. 2 is a schematic view of a semiconductor thin film growth apparatus according to a second embodiment of the present invention.

【図3】 本発明の第2の実施形態にかかる半導体薄膜
の成長装置の概略図。
FIG. 3 is a schematic view of a semiconductor thin film growth apparatus according to a second embodiment of the present invention.

【図4】 本発明の半導体薄膜の成長方法により作製し
た半導体装置の断面図。
FIG. 4 is a sectional view of a semiconductor device manufactured by the method for growing a semiconductor thin film of the present invention.

【図5】 本発明の半導体薄膜の成長方法により成膜す
る成膜用半導体基板の断面図。
FIG. 5 is a cross-sectional view of a film-forming semiconductor substrate formed by the method for growing a semiconductor thin film of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1・・・成膜装置 2・・・成膜用基板 3・・・第1の均熱板 4・・・第2の均熱板 5・・・第1のランプヒーター 6・・・第2のランプヒーター 7・・・成膜用基板の表面 8・・・成膜用基板の裏面 9・・・石英ガラス 10・・・石英ガラス 12・・・排気系 13・・・供給系 14・・・駆動手段 15、16、17、18・・・供給ポート 19・・・可変絞りバルブ19 20・・・ターボポンプ 21・・・ドライポンプ 22・・・排気装置 1 ... Film forming device 2 ... Substrate for film formation 3 ... The first soaking plate 4 ... Second soaking plate 5: First lamp heater 6 ... Second lamp heater 7 ... Surface of substrate for film formation 8 ... Back side of substrate for film formation 9 ... Quartz glass 10 ... Quartz glass 12 ... Exhaust system 13 ... Supply system 14 ... Driving means 15, 16, 17, 18 ... Supply port 19: Variable throttle valve 19 20 ... Turbo pump 21 ... Dry pump 22 ... Exhaust device

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 高木 信一 神奈川県川崎市幸区小向東芝町1番地 株 式会社東芝研究開発センター内 Fターム(参考) 4K030 CA04 CA12 EA06 JA03 JA09 KA24 KA41 5F045 AA07 AB01 AC01 AD10 AE13 AF03 BB12 DP04 EB02 EE04 EE17 EG03 EK11 EK24    ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continued front page    (72) Inventor Shinichi Takagi             1st Komukai Toshiba-cho, Sachi-ku, Kawasaki-shi, Kanagawa             Inside the Toshiba Research and Development Center F-term (reference) 4K030 CA04 CA12 EA06 JA03 JA09                       KA24 KA41                 5F045 AA07 AB01 AC01 AD10 AE13                       AF03 BB12 DP04 EB02 EE04                       EE17 EG03 EK11 EK24

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】成膜容器と、 前記成膜容器内に設けられ、表面及び裏面を有する成膜
用基板を保持する保持手段と、 前記成膜用基板の表面に対向する位置に設けられた第1
の加熱源と、 前記成膜用基板の裏面に対向する位置に設けられた第2
の加熱源と、 前記第1の加熱源と前記成膜用基板間に設けられ、前記
成膜用基板の面積より大きな面積の第1の均熱板と、 前記第2加熱源と前記成膜用基板間に設けられ、前記成
膜用基板の面積より大きな面積の第2の均熱板とを具備
することを特徴とする半導体薄膜の成膜装置。
1. A film forming container, a holding means provided in the film forming container for holding a film forming substrate having a front surface and a back surface, and a position facing the front surface of the film forming substrate. First
And a second heat source provided at a position facing the back surface of the film formation substrate.
Heating source, a first soaking plate provided between the first heating source and the film-forming substrate and having an area larger than the area of the film-forming substrate, the second heating source, and the film formation. A film forming apparatus for a semiconductor thin film, comprising: a second soaking plate which is provided between the substrates for use and has an area larger than the area of the film forming substrate.
【請求項2】前記成膜用基板の表面と前記第1の均熱板
との距離(L)を任意に調整する駆動手段とを具備し、 前記成膜容器内に導入された原料ガスの平均自由行程
(λ)に対し、λ>Lとなる状態及びλ<Lとなる状態
とを可変できることを特徴とする請求項1記載の半導体
薄膜の成膜装置。
2. A driving means for arbitrarily adjusting a distance (L) between the surface of the film forming substrate and the first heat equalizing plate, wherein the source gas introduced into the film forming container 2. The semiconductor thin film forming apparatus according to claim 1, wherein a state where λ> L and a state where λ <L can be varied with respect to the mean free path (λ).
【請求項3】前記成膜容器内に導入される原料ガスの圧
力を制御する圧力制御手段とを具備し、 前記成膜容器内に導入された原料ガスの平均自由行程
(λ)を、前記成膜用基板の表面と前記第1の均熱板と
の距離(L)に対して、λ>Lとなる状態とλ<Lとな
る状態とを可変できることを特徴とする請求項1記載の
半導体薄膜の成膜装置。
3. A pressure control means for controlling the pressure of the raw material gas introduced into the film forming container, wherein the mean free path (λ) of the raw material gas introduced into the film forming container is defined as 2. The state of λ> L and the state of λ <L can be changed with respect to the distance (L) between the surface of the film formation substrate and the first heat equalizing plate. Semiconductor thin film deposition system.
【請求項4】成膜容器内に対向配置された均熱板間に、
成膜用基板を設置する工程と、 前記成膜容器内に原料ガスを導入する工程と、 前記原料ガスの平均自由行程λ>前記成膜用基板と前記
均熱板との距離Lとなる状態及び前記原料ガスの平均自
由行程λ<前記成膜用基板と前記均熱板との距離Lとな
る状態を、切り替える工程とを具備することを特徴とす
る半導体薄膜の成膜方法。
4. A soaking plate disposed opposite to each other in the film forming container,
A step of installing a film-forming substrate, a step of introducing a raw material gas into the film-forming container, a state in which a mean free path λ of the raw material gas> a distance L between the film-forming substrate and the heat equalizing plate And a step of switching a state in which the average free path λ of the source gas <the distance L between the film forming substrate and the heat equalizing plate is switched.
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